HDMI-kytkimen piirilevyjen valmistus monitulovideokytkentään

HDMI-kytkimen piirilevy yhdistää useita lähdelaitteita yhteen näyttölähtöön säilyttäen samalla nopean videoreitin ja sivukaistan ohjauskanavat, jotka tekevät kytkentäluotettavasta. Nykyaikaisissa malleissa piirilevyn on ehkä käsiteltävä TMDS- ja/tai FRL-signalointia, EDID-hallintaa, hot plug -tunnistusta, CEC:tä, HDCP-toistimen toimintaa, äänen poimintaa tai eARC:hen liittyviä toimintoja valitusta HDMI-lähetin-vastaanottimesta riippuen.

Highleap Electronics valmistaa ja kokoaa asiakkaiden suunnittelemia HDMI-kytkimien piirilevyjä. Rakennamme julkaistujen HDMI-kytkimien/lähetin-vastaanottimien, pinoamisen, liitinkartan, laiteohjelmiston ja asiakkaan määrittelemien testivaatimusten pohjalta; emme oleta, että kaikki samalla HDMI-versiolla markkinoidut tuotteet vaativat samanlaista kaistanleveyttä tai ominaisuuksia.

1. HDMI-kytkimen piirilevyjen suunnittelun ja valmistuksen keskeiset painopisteet

Kytkin-IC voi integroida taajuuskorjaimen, EDID-muistin ja toistintoiminnot, mutta piirilevyn kanava määrittää silti, onko sähköisellä linkillä riittävästi liikkumavaraa. Valmistuksen tulisi säilyttää validoitu nopea reitti kustakin tuloliittimestä kytkimeen ja kytkimestä lähtöön.

• Varsinaisen linkkitilan määritelmä: Ilmoita vaadittu TMDS/FRL-tiedonsiirtonopeus, aktiivisten porttien lukumäärä ja tuetut videotilat pelkän versiotunnuksen käyttämisen sijaan. Piirilevyä voidaan tarkastella käytännön rajoitusten avulla HDMI-liitännän piirilevy valmistus.
• Ohjattu impedanssi: Suurinopeuksiset parit tulisi rakentaa vapautetun pinoamisen ja kohdedifferentiaalisen impedanssin mukaisesti. Valmistusmuutosten ei tulisi mitätöidä käytetyissä oletuksia. kontrolloidut impedanssivaatimukset.
• Liittimen käynnistys ja siirtymät: Parivälien, referenssitasojen, anti-tyynyjen ja paluukanavien sijoittelun tulee olla yhdenmukaisia ​​kaikissa tuloissa, jotta missään kanavassa ei ole olennaisesti pahempaa häviötä tai epäjatkuvuutta.
• Signaalin käsittely: Suuren tiedonsiirtonopeuden omaavat tuotteet voivat käyttää integroituja tai ulkoisia taajuuskorjaimia, uudelleenohjaimia tai uudelleenajastimia marginaalin palauttamiseksi. Kanavan tulisi silti seurata nopea PCB reitityskuria sen sijaan, että luotettaisiin signaalimuuntimeen vältettävissä olevien epäjatkuvuuksien kompensoimiseksi. Nämä laitteet tulisi valita aiotun lähde-/nielusuunnan ja kanavabudjetin mukaan sen sijaan, että ne lisättäisiin yleisenä ratkaisuna.
• ESD-suojaus: HDMI-liittimet ovat käyttäjän ulottuvilla. Suojausosien on tasapainotettava ylijännitesuojaus ja pieni loiskuormitus suurnopeusradalla.
• Teho/kellosignaalin eheys: HDMI-kytkin/lähetin-vastaanotin, MCU ja paikalliset säätimet tarvitsevat puhtaat kiskot ja ohjatut referenssikellot, jotta vältetään jitter tai epäluotettava porttikytkentä. EMI-suunnittelua voidaan myös tarkastella EMI/EMC-piirilevyjen suunnittelu käytäntöjä.

Miksi tarjouspyynnössä pitäisi määrittää FRL/TMDS pelkän ”HDMI 2.1”:n tai ”HDMI 2.2”:n sijaan?

Koska tuotteet voivat toteuttaa erilaisia ​​HDMI-ominaisuuksia ja eri siirtonopeuksia, piirilevyn reititys, ajastimen valinta, liitinkanavan budjetti ja testauslaitteet riippuvat todellisesta sähköisestä tilasta ja vaaditusta kaistanleveydestä, eivät markkinointimerkinnöistä.

Milloin kytkimen piirilevy tarvitsee uudelleenajurin tai uudelleenajastimen?

Se riippuu kokonaislisäyshäviöstä, liittimen/kaapelin oletuksista, kytkinlaitteen ominaisuuksista ja tavoitetiedonsiirtonopeudesta. Oikea lähestymistapa on määrittää kanavabudjetti ja validoida sähköinen reitti; signaalimuunninta ei pitäisi lisätä vain siksi, että kortti on fyysisesti suuri.

2. EDID, HPD, CEC, HDCP ja nopean porttikytkennän hallinta

HDMI-kytkentä ei koske pelkästään nopeiden parien reitittämistä. Ohjaustason on saatava jokainen lähde uskomaan, että se on kytketty kelvolliseen nieluun ja hallittava muutoksia, kun valittu tulo muuttuu.

• EDID-hallinta: Mikrokontrollerin tai HDMI-lähetin-vastaanottimen tulisi tarjota tarkoitetut näyttöominaisuudet kullekin lähteelle. EDID-käytäntö voi olla kiinteä, kopioitu nielusta tai luotu tuotekohtaisesta säännöstöstä.
• Kuumana olevan pistokkeen tunnistus: HPD-ajoituksen ja pulssien käyttäytymisen tulisi noudattaa valittua HDMI-ratkaisua ja laiteohjelmistoa. Piirilevytason kytkin, joka vaihtaa suurnopeusreittejä ilman oikeaa HPD-käsittelyä, voi vaikuttaa epäluotettavalta, vaikka jäljet ​​olisivat kunnossa.
• DDC-reititys: SCL/SDA-sivukaistalinjojen on oltava oikein vedettävät, niissä on oltava tasonsäätö ja väyläkapasitanssi. Niiden asettelu ja kytkentäpolku tulee dokumentoida yhdessä EDID-tallennuksen kanssa.
• CEC: CEC-reititystä ja pull-up/valmiustilan virransyöttöä tulisi tukea vain, kun tuote sitä vaatii.
• HDCP-toistimen toiminta: Avaimet, lisensoitu laiteohjelmisto ja todennus ovat asiakkaan hallinnoimia tuotetoimintoja. Sopimusvalmistajan tulisi ohjelmoida ja testata vain hyväksyttyä suojattua tuotantoprosessia.

Nämä ohjausreitit tekevät modernista HDMI-kytkimestä lähempänä pientä sulautettua järjestelmää kuin passiivista valitsinta. Laiteohjelmistoversion tulisi siksi pysyä yhteydessä kytkimen mikropiirin ja piirilevyn versioon.

3. Piirilevykokoonpano, suurnopeusliittimien ohjaus ja tarkastus

HDMI-kytkimen piirilevyt voivat sisältää QFN/BGA-lähetin-vastaanottimia, useita liittimiä, ESD-matriiseja, kiteitä ja mikrokontrollerin. Mekaaninen kohdistus ja juotosliitoksen laatu ovat tärkeitä, koska jokainen liitin on ulkoinen nopea liitäntä.

• Nopea piirilevykokoonpano: Highleap voi tarjota PCB -kokoonpano HDMI-lähetin-vastaanottimille, pienikapasitanssisille suojausmatriiseille, mikrokontrollereille ja moniporttisille liitäntäriveille.
• Kontrolloitu hankinta: Kytkin-/lähetin-vastaanotinpiirien, uudelleenajastinten, oskillaattorien ja ESD-osien tulee noudattaa asiakkaan hyväksymiä ohjeita. komponenttien hankinta sääntöjä.
• AOI: AOI PCBA:ssa voi tarkistaa liittimien liitokset, passiivit, laitteiden suunnan ja koteloinnin ennen kotelon kokoonpanoa.
• Piilotettujen liitosten tarkastus: BGA/LGA-paketteja voidaan arvioida Röntgentarkastus silloin kun laatusuunnitelma sitä edellyttää.
• Liittimen geometria: HDMI-liittimien samantasoisuus, juotoskuoren kiinnitys ja sijainti suhteessa paneelin aukkoon tulee tarkistaa.

Mitä ensimmäisen artikkelin switch-koontiversion tulisi todistaa ennen volyymijulkaisua?

Sen tulisi varmistaa liittimen sopivuus, kytkimen/lähetin-vastaanottimen suunta, EDID/HPD-toiminta, signaalin lukitus jokaisessa tulossa, terminen käyttäytyminen ja ohjelmoitu laiteohjelmiston kokoonpano. Virallinen ensitarkastus voi dokumentoida nämä tarkistukset ennen levyn julkaisua. Yhden portin onnistunut kuva ei riitä monituloisen suunnittelun julkaisuun.

4. Toiminnallinen testaus ja porttikohtaisen HDMI-kytkimen hyväksyntä

Tehdastestauksessa tulisi käyttää jokaista tuloa ja lähtöä määritellyssä linkkitilassa. Tarkka videogeneraattori, lähdelaite, kaapelin pituus ja nielu tulee ilmoittaa, jotta tulokset ovat toistettavissa.

• Kaikkien porttien videolukko: Varmista, että jokainen tulo voidaan valita ja että se tuottaa odotetun video-/äänitilan lähdössä.
• EDID/HPD-käyttäytyminen: Tarkista asiakkaan määrittämä lähteen tunnistus- ja kytkentätoiminta virrankatkaisun ja portin vaihdon jälkeen.
• Laajan kaistanleveyden tila: Käytä ainakin tuotannossa määriteltyä pahimman tapauksen datatilaa pelkän matalan resoluution kuvan sijaan.
• Ääni-/CEC-/eARC-asetukset: Testaa vain ne ominaisuudet, jotka on täytetty ja sisältyvät tuotevalikoimaan.
• Tuotanto FCT: Highleap voi toteuttaa asiakkaan määrittelemiä toiminnallinen testaus käyttäen hyväksyttyjä testikuvioita, laiteohjelmistoja, kiinnittimiä ja läpäisy-/hylkäysrajoja.

5. Tuotantojulkaisu- ja tarjouspyyntötiedot HDMI-kytkimien piirilevyjen valmistukseen

Täydellisen tarjouspyynnön tulisi yksilöidä kunkin portin vaatima todellinen sähköinen yhteys ja ohjauskäyttäytyminen. Näin vältetään tarjous, joka perustuu pienempään kaistanleveyteen tai yksinkertaisempaan ominaisuusjoukkoon kuin mitä tuotekehitystiimi aikoo toimittaa.

• Valmistustiedot: Julkaistu pinoaminen, impedanssitavoitteet, kerrosten lukumäärä, valmiin paksuus ja liittimen reunan geometria.
• HDMI-arkkitehtuuri: Kytkimen/lähetin-vastaanottimen MPN, tulojen lukumäärä, lähtöjen lukumäärä, TMDS/FRL-kohde, uudelleenajastin-/uudelleenohjainlaitteet ja kellotus.
• Ohjauspaketti: MCU, EDID-käytäntö, HPD-toiminta, CEC/eARC-vaihtoehdot ja turvallisen ohjelmoinnin vaatimukset.
• Kokoonpanopaketti: Osaluettelo, sijoitustiedot, liitinpiirustukset, ESD-laitteiden MPN-numerot ja erityiset uudelleensyötötiedot.
• Toiminnallinen testi: Vaadittu lähde/nielu, kaapelioletukset, videotilat ja porttikohtaiset hyväksymiskriteerit.

Tuotannon tarjouspyyntöjen tarkistuslista

• Julkaistut piirilevyjen valmistustiedostot ja impedanssitiedot
• Kytkimen/lähetin-vastaanottimen ja signaalimuuntimen MPN:t
• HDMI-porttikartta ja kohdevideo-/linkkitilat
• EDID/HPD/CEC/HDCP-laiteohjelmistovaatimukset
• Kokoonpanopiirustus ja liittimen mekaaniset tiedot
• Porttikohtainen toiminnallinen testausmenettely
• Prototyyppi, pilotti tai toistuva määrä
• Jäljitettävyys- ja pakkausvaatimukset

Highleap Electronics tukee asiakassuunnittelemien HDMI-kytkintuotteiden piirilevyjen valmistusta ja kokoonpanoa. Valmistus tapahtuu julkaistusta suunnittelupaketista; Highleap ei väitä valmiin kytkimen olevan lisensoitu HDMI/HDCP-yhteensopiva, ellei kyseinen pätevyys ole nimenomaisesti osa projektin laajuutta.